第1章電路和電路元件

1、電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)計(jì)信系電子信息教研室計(jì)信系電子信息教研室蔡玉濤蔡玉濤1.1 1.1 電路和電路的基本物理量電路和電路的基本物理量1.1.1 電路1.1.2 電壓、電流及其參考方向1.1.3 電路功率第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.1.1 電路 電路是電流的通路，它是為了某種需要由電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工、電子器件或設(shè)備組合而成的某些電工、電子器件或設(shè)備組合而成的 。電路的組成：電路的組成：電源、電源、負(fù)載負(fù)載和導(dǎo)線、開關(guān)等。和導(dǎo)線、開關(guān)等。實(shí)實(shí)際際電電路路電電路路模模型型第1章上頁(yè)下頁(yè)返回E+SIR上頁(yè)下頁(yè)返回第1章 各種蓄電池和干電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電電源源上頁(yè)下頁(yè)返回

2、第1章 汽輪發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。 實(shí)際的負(fù)載包括電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具和家用電器等等。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)手電鉆手電鉆吸塵器吸塵器負(fù)負(fù)載載上頁(yè)下頁(yè)返回第1章電力系統(tǒng)電路的作用電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理電路的作用上頁(yè)下頁(yè)返回第1章電 燈電 爐電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)升 壓變壓器降 壓變壓器擴(kuò)音器話筒話筒揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器放大器1.1.2 1.1.2 電壓、電流及其參考方向電壓、電流及其參考方向1 1. . 基本物理量基本物理量上頁(yè)下頁(yè)返回第1章1. 1. 電流電流 電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)，形成傳導(dǎo)電流。單位時(shí)電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)，形成傳導(dǎo)電流。單位

3、時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量稱為電流。間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量稱為電流。(1)(1)直流電流，常用大寫字母直流電流，常用大寫字母I I 表示表示I = Q / tI = Q / tQ Q 的單位為庫(kù)的單位為庫(kù) 侖侖 （C C）；）；t t的單位為秒（的單位為秒（s s）；）；I I的單位為安的單位為安 培培(A)(A)dttdqti)()(2)(2)隨時(shí)間變化的電流用隨時(shí)間變化的電流用i i表示，它等于電荷（量）表示，它等于電荷（量）q q對(duì)時(shí)間對(duì)時(shí)間t t的變化率的變化率（3 3）電流不但有大小，而且有方向。）電流不但有大小，而且有方向。電流的實(shí)際方電流的實(shí)際方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。向

4、規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。在內(nèi)電路中由電源負(fù)在內(nèi)電路中由電源負(fù)極流向正極，在外電路中由電源的正極流向負(fù)極。極流向正極，在外電路中由電源的正極流向負(fù)極。ba+UabEI+U+上頁(yè)下頁(yè)返回2. 2. 電壓電壓 電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)所作的功。時(shí)所作的功。 (1)(1)電壓就是電位差電壓就是電位差。 (2)(2)直流電路直流電路中電壓用中電壓用U U表示表示, ,單位也為伏特單位也為伏特(V) (V) 。 (3)(3)電壓的實(shí)際方向規(guī)定為由高電位指向低電位的方電壓的實(shí)際方向規(guī)定為由高電位指向低電位的方向向, ,即電位降的方向。即電位降的方

5、向。電路圖中用電路圖中用“+”+”和和“”表示表示電壓的極性。電壓的極性。 “ “+”+”端為高電位端端為高電位端, “”, “”為低電位為低電位端。端。 上頁(yè)下頁(yè)返回3. 3. 電位電位 電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)所作的功。所作的功。電位也就是電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓。電位也就是電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓。參考點(diǎn)參考點(diǎn)的電位為零。的電位為零。 (1)(1)電路中電位用電路中電位用“V V ” 表示表示, ,單位為伏特單位為伏特(V).(V). 某點(diǎn)電位為正，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為正，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高； 某點(diǎn)電位為負(fù)

6、，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。某點(diǎn)電位為負(fù)，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。上頁(yè)下頁(yè)返回4. 4. 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電源中的非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源的負(fù)極移至電電源中的非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源的負(fù)極移至電源的正極所作的功。反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電源的正極所作的功。反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)能的本領(lǐng) 。(1)(1)直流電路中用直流電路中用E E 表示。單位也是伏特（表示。單位也是伏特（V V）。）。(2)(2)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向規(guī)定由電源負(fù)極電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向規(guī)定由電源負(fù)極指向電源正極的方向，即電位升的方向。指向電源正極的方向，即電位升的方向。它與電源電壓的實(shí)際方向是相反的。它與電源電壓的實(shí)際方向

7、是相反的。ba+UabEI+U上頁(yè)下頁(yè)返回W、kW、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、 VA、mA、 A(用電或供電)電源負(fù)極指向電源正極（低電位低電位 高電位高電位）電位降的方向（高電位高電位 低電位低電位） 正電荷移動(dòng)的方向 高電位流向低電位PE（直流直流） e（交流交流）U（直流直流） u（交流交流）i（交流）（交流）I（直流直流）物理量物理量單位單位方向方向功率功率電流電流電壓電壓電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)上頁(yè)下頁(yè)返回第1章2. 2. 電壓、電流參考電壓、電流參考方向方向 在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實(shí)際方向，從而影響電路求解。中電流的實(shí)際方向，從而

8、影響電路求解。問題問題電流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+ + +E1E2E URIab電壓、電壓、電流實(shí)際方向：電流實(shí)際方向：上頁(yè)下頁(yè)返回第1章 在解題前先任意選定一個(gè)方向，稱為在解題前先任意選定一個(gè)方向，稱為參參考方向（或正方向）?？挤较颍ɑ蛘较颍?。依此參考方向，根據(jù)依此參考方向，根據(jù)電路定理、定律列電路方程，從而進(jìn)行電路電路定理、定律列電路方程，從而進(jìn)行電路分析計(jì)算。分析計(jì)算。解決方法解決方法: :計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。 由計(jì)算結(jié)果可確定由計(jì)算

9、結(jié)果可確定U、I 的實(shí)際方向：的實(shí)際方向：上頁(yè)下頁(yè)返回第1章解：解：假定假定I I 的的參考方向參考方向, ,如圖所示。如圖所示。 則：則：（實(shí)際方向與參考方向相反?。▽?shí)際方向與參考方向相反?。?已知：已知：U=2=2V, , R R =1=1問：當(dāng)問：當(dāng)Uab為為1V時(shí)，時(shí)，I = ?= ?ab121V A1A1UI , ,上頁(yè)下頁(yè)返回第1章 例例1.1.11.1.1URU IRabdUUUUURdbadabRUURUIabR/ )(/ 假定假定U 、I 的參考方向如圖所示的參考方向如圖所示，若若 I = -= -3 3A ，U =2=2V , , R =1 Uab= =？（實(shí)際方向與參考

10、方向一致）實(shí)際方向與參考方向一致） 小結(jié)小結(jié)1.1.電壓電流“實(shí)際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向” 是人為假設(shè)的方向。解解：上頁(yè)下頁(yè)返回第1章URU IRabd=-(-(-3）1+2V = 5V 例例1.1.21.1.2UIRUUUUURadab4 4.為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U 的參 考方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向）。 2.2.方程U/I=R 只適用于R 中U、I參考方向一 致的情況。即歐姆定律表達(dá)式含有正負(fù)號(hào)， 當(dāng)U、I參考方向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。 3.3.在解題前，一定先假定電壓電流的“參考方 向 ”，然后再列方程求解。即 U、I為代數(shù) 量，也有正負(fù)之分。當(dāng)參考方向與實(shí)際方 向

11、一致時(shí)為正，否則為負(fù)。上頁(yè)下頁(yè)返回第1章 小結(jié)小結(jié)電流的參考方向設(shè)成從電流的參考方向設(shè)成從a流向流向b, 電壓的參電壓的參考方向設(shè)成考方向設(shè)成a為高電位端，為高電位端，b為低電位端，為低電位端，這樣所設(shè)的電流電壓參考方向稱為這樣所設(shè)的電流電壓參考方向稱為參考方參考方向關(guān)聯(lián)向關(guān)聯(lián) 設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為U，電流為電流為 I（參參考方向關(guān)聯(lián)考方向關(guān)聯(lián)），），則這部分電路的功率為則這部分電路的功率為1.1.3 1.1.3 電路功率電路功率上頁(yè)下頁(yè)返回第1章bIRUa+ +- -P = UI P0,P0,該元件吸收功率；該元件吸收功率；P0,P 0, 0, 則說明則說明U、I

12、 的的實(shí)際方實(shí)際方 向一致，向一致，此部分電路吸收電功率此部分電路吸收電功率（消耗能量消耗能量） 負(fù)載負(fù)載 。 若計(jì)算結(jié)果若計(jì)算結(jié)果P UD1 D2 優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， D1截止。截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 V例例: :D1承受反向電壓為承受反向電壓為6 V流過流過 D2 的電流為的電流為求：求：U UABABD2BD16V12V3k AUAB+mA43122D I第1章上頁(yè)返回下頁(yè)第1章上頁(yè)返回下頁(yè)1.4.4 穩(wěn)壓二極管特殊二極管：穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二特殊二極管：穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二 極管等。極管等。穩(wěn)壓管是一種

13、特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管。穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管。符號(hào)符號(hào): :DZ陰陰 極極陽(yáng)陽(yáng) 極極特點(diǎn)特點(diǎn): :(1)(1)反向特性曲線比較陡反向特性曲線比較陡(2)(2)工作在反向擊穿區(qū)工作在反向擊穿區(qū)穩(wěn)壓二極管第1章上頁(yè)下頁(yè)返回I/mAU/V0 0UZIZIU- -第1章上頁(yè)下頁(yè)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流I IZMZM動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rZ最大允許耗散功率最大允許耗散功率PZ M一般情況:高于6V的UZ為負(fù),低于6V的UZ為正。 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)UZrz = UZ / IZ返回I/mAU/V0 0UZIZ流過規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管兩端的反向電壓值。幾幾 幾十幾十

14、，越小穩(wěn)壓效果越好。越小穩(wěn)壓效果越好。IZM UZ IZ允許通過的最大反向電流。IR = IZ + ILUO= UI IR R圖中R為限流電阻，用來限制流過穩(wěn)壓管的電流。RL為負(fù)載電阻。UIR- - -DZRL- -UOIRILIZUZ當(dāng)當(dāng) UI 波動(dòng)時(shí)波動(dòng)時(shí)( (RL不變不變) ) ORZOL UIIUR當(dāng)當(dāng) RL 變化時(shí)變化時(shí)( (UI 不變不變) ) IU OU ZI RI OU穩(wěn)壓管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.5 雙極型晶體管雙極型晶體管1.5.1 基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用1.5.2 特性曲線和主要參數(shù)1.5.3 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.5.1

15、基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用NPN型型PNP型型CP PN NN NN NP PP PE EE EB BB B發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)基極發(fā)射極集電結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極C發(fā)射極基極BETCNPNBETCPNP第1章上頁(yè)下頁(yè)返回B BE EC C基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第1章上頁(yè)下頁(yè)返回晶體管的電流放大原理晶體管的電流放大原理IEIBRBUBBICUCC輸輸入入電電路路輸輸出出電電路路公共端公共端發(fā)射結(jié)正向偏置發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置集電結(jié)反向偏置NPN 管：管： UBE0 UBCVBVERCBCE共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電

16、路第1章上頁(yè)下頁(yè)P(yáng)NP 管：管： UBE0即即V VCVBIB第1章上頁(yè)下頁(yè)返回21）三電極電流關(guān)系）三電極電流關(guān)系 IE = IB + IC2） IC IB ， IC IE 3） IC IB當(dāng)基極電路由于外加電壓或電阻改變而引起當(dāng)基極電路由于外加電壓或電阻改變而引起IB的的微小變化時(shí)，必定使微小變化時(shí)，必定使IC發(fā)生較大的變化。即三極發(fā)生較大的變化。即三極管的基極電流對(duì)集電極電流具有控制作用。管的基極電流對(duì)集電極電流具有控制作用。第1章上頁(yè)下頁(yè)返回晶體管起電流放大作用，必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，晶體管起電流放大作用，必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的條件。集電結(jié)反偏的條件。3晶體管中有電子和空穴兩種

17、極性的載流子晶體管中有電子和空穴兩種極性的載流子參與導(dǎo)電，故稱為雙極性晶體管。參與導(dǎo)電，故稱為雙極性晶體管。1.5.2 特性曲線和主要參數(shù)特性曲線和主要參數(shù)IB = f (UBE )UC E = 常數(shù)常數(shù)UCE1V第1章上頁(yè)下頁(yè)返回IEIBRBUBICUCCRC- - -UBEUCEUBE/VIB/AOOIC = f (UCE ) | IB = 常數(shù)常數(shù)IB 減小減小IB增加增加UCEICIB = 20AIB =60AIB =40A第1章上頁(yè)下頁(yè)返回IEIBRBUBICUCCRC- - -UBEUCE晶體管輸出特性曲線分三個(gè)工作區(qū)晶體管輸出特性曲線分三個(gè)工作區(qū)UCE /VIC / mA8060

18、40 0 IB= 20 AO24681234截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)第1章上頁(yè)下頁(yè)返回晶體管三個(gè)工作區(qū)的特點(diǎn)晶體管三個(gè)工作區(qū)的特點(diǎn)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏有電流放大作用, IC=IB輸出曲線具有恒流特性發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于反偏失去電流放大作用, IC0晶體管C、E之間相當(dāng)于開路發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于正偏失去放大作用晶體管C、E之間相當(dāng)于短路CEB+-+CEB+-+CEB+-+第1章上頁(yè)下頁(yè)返回IEIBRBUBBICUCCRC- - -UBEUCE 共射極電路中，設(shè)共射極電路中，設(shè)UCC=6V， IB=20A時(shí)晶體管時(shí)晶體管的輸出特性曲線如圖，求（的輸出特性曲線如圖，求（1）工作點(diǎn)為曲線上）

19、工作點(diǎn)為曲線上Q1時(shí)的時(shí)的RC值值;(2)工作點(diǎn)為工作點(diǎn)為時(shí)的時(shí)的RC值值例例1.5.1第1章上頁(yè)下頁(yè)返回OICmAUCE / V1.0IB= 20 A2.0Q1Q20.520.3KIUURURIUCCECCCCECCCC4101263(1)晶體管處于放大狀態(tài)晶體管處于放大狀態(tài)OICmAUCE / V1.0IB= 20 A2.0Q1Q20.520.3KIUURURIUCCECCCCECCCC111052. 03 . 063(2)晶體管處于飽和狀態(tài)晶體管處于飽和狀態(tài)由題可知，當(dāng)由題可知，當(dāng)UCC、IB為一定值時(shí)，增大為一定值時(shí)，增大RC能使晶體管能使晶體管的工作點(diǎn)輸出特性曲線向左移，從放大進(jìn)入到

20、飽和狀態(tài)的工作點(diǎn)輸出特性曲線向左移，從放大進(jìn)入到飽和狀態(tài)，反之，若原來飽和，減小，反之，若原來飽和，減小RC能進(jìn)入放大狀態(tài)。能進(jìn)入放大狀態(tài)。 3.3.主要參數(shù)主要參數(shù)集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流 ICBO集電極發(fā)射極間穿透電流集電極發(fā)射極間穿透電流 ICEOICEO=(1+)ICBO交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)=IC / IB第1章上頁(yè)下頁(yè)直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)=IC / IB返回ICEOCBEAAICBOCEB集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ICM集集- -射反向擊穿電壓射反向擊穿電壓 U(BR)CEO集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率 PC

21、MPCM=ICUCEUCE/VU(BR)CEOIC/mAICMO第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.5.3 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型 三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)可用電路模三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)可用電路模型來表征它的特性。型來表征它的特性。上頁(yè)下頁(yè)第1章返回1.1.受控源受控源受控源的電壓或電流受電路中另一處的電壓或電流受控源的電壓或電流受電路中另一處的電壓或電流的控制，不能獨(dú)立存在。的控制，不能獨(dú)立存在。+u2i2i1 = 0+u1 u1壓控電壓源壓控電壓源 (VCVS)u2 = u1 轉(zhuǎn)移電壓比轉(zhuǎn)移電壓比(無量綱常數(shù)無量綱常數(shù))上頁(yè)下頁(yè)第1章返回+u2i2+u1g u1i1 = 0i2 = g u1g

22、 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo)(電導(dǎo)量綱電導(dǎo)量綱)壓控電流源壓控電流源 (VCCS)流控電流源流控電流源 (CCCS)i2 = i1 轉(zhuǎn)移電流比轉(zhuǎn)移電流比(無量綱常數(shù)無量綱常數(shù))i2i1 +u1 = 0 i1+u2上頁(yè)下頁(yè)第1章返回 +u1 = 0 i1i2+u2 i1流控電壓源流控電壓源 (CCVS)u2 = i1 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻(電阻量綱電阻量綱)受控電壓源沒有串聯(lián)內(nèi)阻受控電壓源沒有串聯(lián)內(nèi)阻R0，即，即R0=0；受控電流源沒；受控電流源沒有并聯(lián)內(nèi)阻，即有并聯(lián)內(nèi)阻，即R0=。控制量為電壓時(shí)，兩輸入端?？刂屏繛殡妷簳r(shí)，兩輸入端間開路；控制量為電流時(shí)，兩輸入端短接。間開路；控制量為電流時(shí)，兩輸入端短接。建

23、立簡(jiǎn)化小信號(hào)模型的條件建立簡(jiǎn)化小信號(hào)模型的條件：1 1）三極管工作在放大狀態(tài)）三極管工作在放大狀態(tài); ;2) 2) 輸入信號(hào)非常?。ㄒ话爿斎胄盘?hào)非常?。ㄒ话鉇 A數(shù)量級(jí)）數(shù)量級(jí)）上頁(yè)下頁(yè)第1章返回2.2.晶體管簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型晶體管簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型晶體管的基極電流控制集電極電流，電路模型晶體管的基極電流控制集電極電流，電路模型采用電流控制電流源。采用電流控制電流源。 rbe = 200+ （1+）26（mv）IE（mA）三極管微變等效模型的建立步驟：三極管微變等效模型的建立步驟：iB0uBEUce1VIBIBUBE第1章上頁(yè)下頁(yè)Q 輸入回路微變等效電路輸入回路微變等效電路返回b be er r

24、bebeUBEIBubeib= =rbe =ibec+-+-uceubeicb輸出回路微變等效電路輸出回路微變等效電路iC 0uCEICQUCEI CUCE = IBIC rce = I CUCE第1章上頁(yè)下頁(yè)iC= ib 返回ic= =ib受控恒流源受控恒流源I IC CI IB BC Ce eibr rcecee第1章上頁(yè)下頁(yè)返回ibec+-+-uceubeicbebibicrceib等等效效模模型型cuceuberbe+bibiCcib簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化模模型型ubeucerbe+1.6 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管1.6.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.6.2 特性曲線和主要

25、參數(shù)1.6.3 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型概述概述第1章上頁(yè)下頁(yè)返回 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流的一場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用最為廣泛，種半導(dǎo)體器件，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用最為廣泛，這種場(chǎng)效應(yīng)管又稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)這種場(chǎng)效應(yīng)管又稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（晶體管（MOS）。）。 按其導(dǎo)電類型可將場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為按其導(dǎo)電類型可將場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為N溝道和溝道和P溝道兩種，按其導(dǎo)電溝道的形成過程可分為耗盡型溝道兩種，按其導(dǎo)電溝道的形成過程可分為耗盡型和增強(qiáng)型兩種。和增強(qiáng)型兩種。 增強(qiáng)型就是當(dāng)增強(qiáng)型就是當(dāng)UGS 0時(shí)，漏源間沒有導(dǎo)電溝道，

26、時(shí)，漏源間沒有導(dǎo)電溝道，即使在漏源極間加上電壓，也沒有電流；反之。在即使在漏源極間加上電壓，也沒有電流；反之。在UGS 0時(shí)，漏源間存在溝道稱為耗盡型。時(shí)，漏源間存在溝道稱為耗盡型。PP+N+N+SGDBNN+P+SGDBP+SGBDSGBD1. 1. 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管管 由金屬、氧化物、和半導(dǎo)體組成，以一塊雜質(zhì)濃由金屬、氧化物、和半導(dǎo)體組成，以一塊雜質(zhì)濃度較低的度較低的P P型或型或N N型硅片為襯底。箭頭朝里的為型硅片為襯底。箭頭朝里的為N N溝道溝道管，箭頭朝外的為管，箭頭朝外的為P P溝道管。溝道管。第1章上頁(yè)下頁(yè)返回2.2.耗盡型耗盡型MOSMOS管管SGBDIDSGBDI

27、DPP+N+SGDBN+N溝道溝道DMOSNN+P+SGDBP+P溝道溝道DMOSuGS=0時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在在絕緣層中摻入大量的正離子，在在絕緣層中摻入大量的正離子，在u uGSGS=0=0時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在。時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在。第1章上頁(yè)下頁(yè)返回1.6.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理BG G柵極柵極D D漏極漏極SiO2BDGSP P型硅襯底型硅襯底S S源極源極N溝道增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)示意圖圖形符號(hào)第1章上頁(yè)下頁(yè)返回N+N+ D D與與S S之間是兩個(gè)之間是兩個(gè)PNPN結(jié)反向串聯(lián)，無論結(jié)反向串聯(lián)，無論D D與與S S之間加什么極性之間加什么極性的電壓，漏極電流均的電壓

28、，漏極電流均接近于零。接近于零。(1) (1) UGS =0結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖襯底引線襯底引線BUDSID = 0GDSP型硅襯底型硅襯底SiO2柵源電壓對(duì)導(dǎo)電溝柵源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用道的控制作用第1章上頁(yè)下頁(yè)N+N+返回(2) 0 UGS UGS(th)襯底中的電子進(jìn)一步被襯底中的電子進(jìn)一步被吸至柵極下方的吸至柵極下方的P P型襯底型襯底表層，使襯底表層中的表層，使襯底表層中的自由電子數(shù)量大于空穴自由電子數(shù)量大于空穴數(shù)量，該薄層轉(zhuǎn)換為數(shù)量，該薄層轉(zhuǎn)換為N N型型半導(dǎo)體，稱此為反型層。半導(dǎo)體，稱此為反型層。當(dāng)當(dāng)D D、S S加上正向電壓加上正向電壓后可產(chǎn)生漏極電流后可產(chǎn)生漏極電流I ID D 。 N+N+SiO2GDS耗盡層耗盡層BP P型硅襯底型硅襯底UGSN型導(dǎo)電溝道ID第1章上頁(yè)下頁(yè)返回UDS UGS愈大，導(dǎo)電溝道愈厚愈大，導(dǎo)電溝道愈厚, ,在在U UDSDS電壓作用下電壓作用下, ,電流電流I ID